超聲導(dǎo)波信號(hào)與管道缺陷相互作用的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、管道在化工、石油、能源、航空等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，但是在服役過(guò)程中，由于管道老化、腐蝕和外力損傷等造成的管道泄漏，除了影響正常生產(chǎn)外，還會(huì)造成資源浪費(fèi)，甚至?xí)?duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。因此，為了保證管道的安全工作，對(duì)管道進(jìn)行缺陷檢測(cè)十分必要。傳統(tǒng)的管道檢測(cè)方法采用單點(diǎn)檢測(cè)，必需剝離包覆層，其存在檢測(cè)速度慢、檢測(cè)費(fèi)用高、檢測(cè)距離短等不足。而超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)作為一種新興的無(wú)損檢測(cè)方法，可以對(duì)管道進(jìn)行長(zhǎng)距離檢測(cè)，具有快速、可靠、經(jīng)濟(jì)且無(wú)須剝離管道

2、包覆層的優(yōu)點(diǎn)。其檢測(cè)原理是，在管道一端激勵(lì)沿管道傳播的超聲導(dǎo)波，通過(guò)接收環(huán)接收回波信號(hào)，分析回波信號(hào)，確定管道缺陷的位置、大小、類(lèi)型等信息。但是，由于缺陷的多樣性和不確定性，往往使結(jié)果分析異常復(fù)雜。所以，研究超聲導(dǎo)波信號(hào)與管道缺陷之間的相互作用關(guān)系可以簡(jiǎn)化上述問(wèn)題分析的復(fù)雜性。
　　 本文對(duì)超聲導(dǎo)波應(yīng)用于管道缺陷檢測(cè)中的問(wèn)題作了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，主要工作與結(jié)論有以下幾點(diǎn):
　　 (1)介紹了超聲導(dǎo)波的概念及管道超聲導(dǎo)波

3、檢測(cè)原理，分析了管道中導(dǎo)波的傳播特性，包括導(dǎo)波在遇到缺陷后的反射、透射及衰減特性。
　　 (2)通過(guò)空心圓管中導(dǎo)波的頻散方程，對(duì)特定管道中各模態(tài)導(dǎo)波的群速度頻散曲線進(jìn)行了計(jì)算;分析了管道中傳播的縱向、扭轉(zhuǎn)、彎曲三種模態(tài)導(dǎo)波，對(duì)管道缺陷檢測(cè)中常用的L(0，2)和T(0，1)兩種模態(tài)導(dǎo)波的激勵(lì)、接收方法及其最佳激勵(lì)頻率進(jìn)行了說(shuō)明。
　　 (3)在理論分析的基礎(chǔ)上，以軸對(duì)稱(chēng)縱向模態(tài)L(0，2)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)T(0，1)導(dǎo)波對(duì)管道進(jìn)

4、行了缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，采用單一變量原則，在管道固定位置預(yù)制人工缺陷，通過(guò)改變?nèi)毕莸慕孛娣e大小、軸向?qū)挾燃盎夭ㄐ盘?hào)的周向接收位置等因素，在時(shí)域上研究這些變量對(duì)缺陷反射回波、端面回波、轉(zhuǎn)換模態(tài)等各回波反射系數(shù)的影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，表明:L(0，2)模態(tài)和T(0，1)模態(tài)導(dǎo)波對(duì)人工預(yù)制缺陷能夠產(chǎn)生回波信號(hào)，可以較準(zhǔn)確地對(duì)缺陷進(jìn)行定位;導(dǎo)波對(duì)缺陷截面積比的變化較為敏感，而對(duì)缺陷軸向?qū)挾鹊淖兓幻舾?通過(guò)采用不同方式接收回波信號(hào)，能夠較準(zhǔn)確地確

5、定缺陷的最大深度位置，實(shí)現(xiàn)管道缺陷最大深度位置的周向定位;在激勵(lì)頻率相同的條件下，導(dǎo)波可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相同截面積比的不同類(lèi)型缺陷的初步定性;在缺陷類(lèi)型、缺陷截面積比相同的條件下，扭轉(zhuǎn)模態(tài)T(0，1)導(dǎo)波頻散較小且能量更集中，缺陷回波現(xiàn)象明顯，便于缺陷檢測(cè)。L(0，2)模態(tài)和T(0，1)模態(tài)導(dǎo)波遇到缺陷后，均發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，產(chǎn)生的導(dǎo)波模態(tài)均是非軸對(duì)稱(chēng)彎曲模態(tài)，L(0，2）模態(tài)導(dǎo)波產(chǎn)生v(2，3)模態(tài)，T(0，1)模態(tài)導(dǎo)波產(chǎn)生F(1，2)模態(tài)。